西南石油大学《计算机图形学》复习参考

计算机图形学基础期末复习提纲第一章（5）1.计算机图形学是研究怎样用计算机表示、生成、处理和显示图形的一门学科。

2.构成图形的要素包括几何要素：刻画对象的轮廓、形状等和非几何要素：刻画对象的颜色、材质等。

3.计算机中表示带有颜色或形状信息的图形通常有两种方法：点阵法和矢量法。

4.图形和图像的定义。

5.计算机图形学与数字图形处理以及模式识别的区别。

第二章（8）1.一个交互式的计算机图形系统应该具有哪5大功能？2.常见的图形输入与输出设备有哪些3.CRT显示器的基本组成4.在CRT显示器中，电子束轰击荧光屏时荧光屏上显示的最小发光点，称为光点。

5.已知屏幕分辨率，光点的直径，求显示器的尺寸。

6.光栅扫描和随机扫描的概念7.已知显示器的分辨率和每个像素的颜色数，如何求帧缓冲区的大小。

8.平板显示器主要分为发射型显示器和非发光型显示器，例如LED显示器、等离子板和LCD显示器分别是哪类第三章（2）1.OpenGL是什么？英文全称为？2.OpenGL可以跨平台吗？第四章（25）1.扫描转换概念2.DDA画线法、中点画线法和Bresenham画线法3.中点画圆和Bresenham画圆法3.区域填充的概念4.对扫描多边形填充算法的基本步骤，以及其数据结构，会构造ET表和AET表5.使用栈的种子填充算法的具体步骤6.如何进行直线和曲线的线型处理？7.直线和曲线的线宽处理有几种方法，分别是什么？8.字符是什么，字符的表示方式有哪两种？各有何特点？9.什么是走样和反走样，反走样的方法有哪些？第五章（20）1.齐次坐标是什么？普通坐标和齐次坐标是一一对应关系吗？2.规范化齐次坐标是什么？规范化齐次坐标与普通坐标是一一对应关系吗？3.基本二维变换(平移、缩放和旋转)的矩阵表示。

4.如何求简单的复合变换，例如图形先平移然(tx,ty)后旋转(a)，如何实现？5.二维观察中涉及到的坐标系有哪5种坐标系？6.如何实现窗口中的点的坐标变换到视区中的点的坐标，例如P111，例5-3.7.利用Cohen-Sutherland算法实现直线的裁剪，例如P113～114，对图5-30中P3P4裁剪。

计算机图形学复习题集及答案1. 2D图形的表示与处理a) 什么是坐标系？请解释笛卡尔坐标系和极坐标系。

b) 如何表示直线和曲线？请解释Bresenham算法和Bezier曲线。

c) 请解释图形的填充算法，包括扫描线填充和边界填充。

2. 3D图形的表示与处理a) 什么是三维坐标系？请简要解释右手法则和投影矩阵。

b) 如何表示三维物体的表面？请解释多边形网格和三角形剖分。

c) 请解释3D图形的光照模型，包括环境光、漫反射光和镜面反射光。

3. 图形变换和投影a) 请解释平移、旋转和缩放变换。

如何使用矩阵表示这些变换？b) 请解释正射投影和透视投影。

如何将三维图形投影到二维平面上？c) 请解释坐标变换和视角变换在图形渲染中的应用。

4. 可视化技术与实际应用a) 请解释光栅化和纹理映射的概念。

它们在实时图形渲染中的应用是什么？b) 请解释反走样技术和深度缓冲技术。

如何解决图形渲染中的锯齿和隐藏面问题？c) 请简要介绍计算机图形学在游戏开发、电影制作和工程设计中的应用案例。

答案：1.a) 坐标系是用于描述点或图形位置的一种系统。

笛卡尔坐标系使用水平的x轴和竖直的y轴，原点为(0, 0)。

极坐标系使用半径和角度来表示点的位置，其中半径表示点到原点的距离，角度表示点与参考轴的夹角。

b) Bresenham算法是一种用于在显示器上绘制直线的算法，它通过迭代计算像素点的位置来实现。

Bezier曲线是一种常用的曲线表示方法，通过控制点来确定曲线的形状。

c) 图形的填充算法用于填充封闭图形的内部区域。

扫描线填充算法按行扫描图形区域，使用奇偶规则确定像素填充。

边界填充算法通过判断像素是否在图形边界内部来进行填充。

2.a) 三维坐标系由x轴、y轴和z轴组成，用于表示三维空间中的点。

右手法则可以确定三维坐标系的方向，其中大拇指指向z轴的正方向，食指指向x轴的正方向，中指指向y轴的正方向。

投影矩阵用于将三维物体投影到二维平面上。

计算机图形学复习题有答案计算机图形学复习题有答案计算机图形学是一门研究计算机如何生成、处理和显示图像的学科。

它涉及到许多重要的概念和算法，对于计算机科学和相关领域的学生来说，掌握图形学知识是非常重要的。

在学习过程中，做一些复习题是很有帮助的，下面我将为大家提供一些计算机图形学的复习题，并附上答案。

1. 什么是光栅化？答案：光栅化是将连续的几何图形转化为离散的像素点的过程。

在计算机图形学中，光栅化是将3D模型转化为2D图像的关键步骤。

2. 什么是图形管线？答案：图形管线是计算机图形学中的一个概念，它描述了图形渲染的整个过程。

图形管线包括几何处理、光栅化、着色和显示等多个阶段。

3. 什么是三角形剪裁？答案：三角形剪裁是图形管线中的一个重要步骤，用于确定哪些三角形在屏幕上可见，哪些三角形需要被裁剪掉。

它通过与屏幕边界进行比较，判断三角形是否与屏幕相交。

4. 什么是光照模型？答案：光照模型是用于模拟光照效果的数学模型。

它描述了光在物体表面的反射和折射过程，从而确定物体在不同光照条件下的颜色和明暗程度。

5. 什么是纹理映射？答案：纹理映射是将一张图像映射到三维模型表面的过程。

通过纹理映射，可以给模型表面添加细节和真实感，例如给一个球体添加地球的纹理。

6. 什么是反走样？答案：反走样是消除图像锯齿边缘的技术。

在光栅化过程中，由于像素点离散化的特性，会产生锯齿边缘。

反走样通过对像素进行插值和平滑处理，使得边缘更加平滑。

7. 什么是阴影算法？答案：阴影算法是用于计算和渲染物体阴影的算法。

常见的阴影算法包括平面投影阴影、体积阴影和阴影贴图等。

8. 什么是Bezier曲线？答案：Bezier曲线是一种数学曲线，由法国数学家Pierre Bézier发明。

它通过控制点来定义曲线的形状，具有平滑和灵活的特性，在计算机图形学中被广泛应用。

9. 什么是光线追踪？答案：光线追踪是一种逆向的渲染技术，它通过模拟光线从相机出发，与场景中的物体相交，计算出光线与物体的交点和颜色，从而生成逼真的图像。

1、计算机图形学：使用计算机建立、存储、处理某个具体的或抽象的对象的模型，并根据该模型产生该对象的图形输出的有关理论、方法和技术，它是计算机科学中最为活跃、得到广泛应用的分支之一。

2、图象：纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。

图形：含有几何属性，更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。

3、图形分类：1、基于线条信息表示。

如工程图、等高线地图、曲面的线框图等。

2、明暗图。

即是通常所说的真实感图形。

4、图形软件分类：专用图形（应用）软件包和通用图形程序设计软件包。

专用软件包的接口通常是一组菜单，用户通过菜单与程序进行通信。

例如，3DMAX、PHOTOSHOP、各种CAD系统等等。

通用软件包提供了一个可用于C、C++、JA V A等高级语言的图形函数库。

图形显示器分为：CRT显示器和平板显示器。

CRT显示器包括随机扫描显示器、光栅扫描显示器。

随机扫描显示器是画线式显示器，或矢量式显示器。

光栅扫描显示器是画点设备。

在光栅扫描显示器中，一幅图像是由像素（pixel）阵列组成，而像素的阵列称为光栅（raster）。

一幅图像的像素全部存放在一个称为帧缓存器的内存里。

帧缓存的深度（位面数），即每个像素的位数决定了某一个显示系统能显示的颜色数。

5、绘图仪分为笔式绘图仪（画线设备）和静电绘图仪（画点设备）6、打印机（画点设备）7、常见的两种颜色模型：RGB颜色模型：由黑色开始，接着加入合适的基色得到希望的颜色。

即RGB颜色系统是一个加色系统。

CMY颜色模型：由白色开始，接着减去合适的基色元素得到希望的颜色。

CMY颜色系统是一个减色系统。

公式：RGB+CMY=18、一个计算机图形系统应包括计算机图形硬件系统和计算机图形软件系统。

9、初始化图形系统函数：void far initgraph(gdrive,gmode,gpath)int far *gdrive, *gmode, *gpath;gdrive:图形驱动器代号，gmode:图形模式代号，gpath: 图形驱动程序路径。

计算机图形学复习资料第一章计算机图形系统计算机图形产生方法：(1).矢量法(短折线法) 任何形状的曲线都用许多首尾相连的短直线（矢量）逼近。

(2).描点法(像素点串接法) 每一曲线都是由一定大小的像素点组成第二章计算机图形系统工作原理：1电子枪2灯丝加热阴极，阴极表面向外发射自由电子，控制栅控制自由电子是否向荧光屏发出3电子流在到达屏幕的途中，被加速、聚焦成很窄的电子束4由偏转系统产生电子束的偏转电场（或磁场），使电子束左右、上下偏转5在指定时刻在屏幕指定位置上产生亮点功能：CRT显示器其分辨率好，可靠性高，速度快。

为了不影响主机的数据处理能力，CRT显示器作为计算机的外围设备而独立存在，它有自己的控制电路，专门负责屏幕编辑功能，并有标准的串行接口与主机连接。

组成部分：图像生成器，显示存储器，彩色表，CRT控制器，读/写余辉时间：电子束离开光点后光点保持的时间。

屏幕刷新：荧光亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒钟内重复显示许多次，人们才能看到一个稳定而不闪烁的图形，因此必须重复地使荧光质发光，即使电子束迅速回到同一点余辉时间越短，所需屏幕输刷新率越高，荧光粉的质量直接影响到CRT成像效果。

第三章基本图形的生成生成圆弧的正负法原理：设圆的方程为F(x,y)=X2 + Y2 - R2=0;假设求得Pi的坐标为(xi,yi)；则当Pi在圆内时-> F(xi,yi)<0 -> 向右-> 向圆外Pi在圆外时-> F(xi,yi)>0 -> 向下-> 向圆内即求得Pi点后选择下一个象素点Pi+1的规则为：当F(xi,yi) ≤0 取xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;当F(xi,yi) ＞0 取xi+1 = xi，yi+1 = yi - 1;这样用于表示圆弧的点均在圆弧附近，且使F(xi,yi) 时正时负，故称正负法。

快速计算的关键是F(xi,yi) 的计算，能否采用增量算法？若F(xi,yi) 已知，计算F(xi+1,yi+1) 可分两种情况：1、F(xi,yi)≤0-> xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2 -> = (xi+1)2+ yi2 -R2 = F(xi,yi) +2xi +12、F(xi,yi)＞0-> xi+1 = xi，yi+1 = yi -1;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2-> = xi2+(yi –1)2-R2 = F(xi,yi) - 2yi +13、初始值：略光栅图形的扫描转换与区域填充逐点判断法Typedef struct { int PolygonNum; // 多边形顶点个数Point vertexces[MAX] //多边形顶点数组} Polygon // 多边形结构void FillPolygonPbyP(Polygon *P,int polygonColor){ int x,y;for(y = ymin;y <= ymax;y++)for(x = xmin;x <= xmax;x++)if(IsInside(P,x,y))PutPixel(x,y,polygonColor);elsePutPixel(x,y,backgroundColor);}/*end of FillPolygonPbyP() */逐个判断绘图窗口内的像素： 如何判断点在多边形的内外关系？ 1）射线法： 2）累计角度法 3）编码法；1）射线法 步骤：从待判别点v 发出射线；2 求交点个数k ；3 K 的奇偶性决定了点与多边形的内外关系累计角度法 步骤：1从v 点向多边形P 顶点发出射线，形成有向角；2 计算有相交的和，得出结论逐点判断的算法虽然程序简单，但不可取。

第一章1.1 名词解释：图形、图像、点阵法、参数法。

1.2 图形包括哪两方面的要素？在计算机中如何表示它们？1.3 什么叫计算机图形学？分析计算机图形学、数字图像处理和计算机视觉学科间的关系。

1.4 有关计算机图形学的软件标准有哪些？1.5 试从科学发展历史的角度分析计算机图形学以及硬设备的发展过程。

1.6 试发挥你的想象力，举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决的问题是什么？1.7 一个交互性计算机图形系统必须具有哪几种功能？第二章2.1 名词解释：随机扫描、光栅扫描、图形显示子系统、像素点、光点、屏幕分辨率、显示分辨率、存储分辨率、组合像素法、颜色位面法、位平面、颜色查找表。

2.2 试列举出你所知道的图形输入与输出设备。

2.3 阴极射线管由哪几部分组成？它们的功能分别是什么？2.4 简述什么叫桶形失真？如何校正？2.5 简述荫罩式彩色阴极射线管的结构和工作原理。

2.6 比较荫罩式彩色阴极射线管和穿透式彩色阴极射线管的异同。

2.7 简述黑底荫罩式彩色阴极射线管的结构和特点。

2.8 简述光栅扫描图形显示器的工作逻辑。

2.9 基于光栅扫描的图形显示子系统由哪几个逻辑部件组成？它们的功能分别是什么？2.10 什么是像素点？什么是显示器的分辨率？2.11 某些显示卡为什么要采用颜色查找表？采用颜色查找表的系统的工作原理是什么？2.12 确定用你的系统中的视频显示器x和y方向的分辨率，确定其纵横比，并说明你的系统怎样保持图形对象的相对比例。

2.13 如何根据显示器的指标计算显示存储器的容量。

2.14 图形的硬拷贝设备有哪些，简述其各自的特点。

第三章3.1 名词解释（可用图示）：回显、约束、网格、引力域、橡皮筋技术、草拟技术、拖动、旋转、形变。

3.2 什么是用户模型，设计一个好的用户接口要涉及到哪些因素？3.3 gks的有哪六种逻辑输入设备，试评价这六种逻辑分类方法。

3.4 举例说明什么是请求方式、取样方式、事件方式及其组合形式。

1、计算机图形学的相关学科有哪些？它们之间的相互关系怎样？与计算机图形学密切相关的几门学科有：图像处理、模式识别、计算几何。

它们研究的都是与图形图象处理有关的数据模型、图象再现的内容，它们相互结合、相互渗透。

2、图形系统的任务是什么？图形系统的任务是：建立数学模型、视像操作、图形显示。

3、计算机图形学的主要研究内容是什么？计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门的设备上输出的原理、方法和技术的学科。

4、举出六种你所知道的图形输出设备。

光栅扫描显示器、随机扫描显示器、直视存储管显示器、激光打印机、笔绘仪、喷墨绘图仪、静电绘图仪等。

5、什么叫刷新？刷新频率与荧光物质的持续发光时间的关系如何？屏幕上的荧光涂层受到电子束打击后发出的荧光只能维持很短的时间，为了使人们看到一个稳定而不闪烁的图形，整个画面必须在每秒钟内重复显示许多次，这也称为屏幕刷新。

刷新频率与荧光物质的持续发光时间成反比，即荧光物质的持续发光时间越长，刷新频率可以低一些；否则，荧光物质的持续发光时间越短，刷新频率必须高。

6、随机扫描显示器和光栅扫描显示器显示图形有什么不同？它们各自依靠什么对屏幕图形进行刷新的？随机扫描显示器显示图形时，电子束的移动方式是随机的,电子束可以在任意方向上自由移动，按照显示命令用画线的方式绘出图形，因此也称矢量显示器。

而光栅扫描显示器显示图形时，电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序进行扫描。

电子束先从荧光屏左上角开始，向右扫一条水平线，然后迅速地回扫到左边偏下一点的位置，再扫第二条水平线，照此固定的路径及顺序扫下去，直到最后一条水平线，即完成了整个屏幕的扫描。

随机扫描显示器依靠显示文件对屏幕图形进行刷新；光栅扫描显示器则依靠帧缓存实现对屏幕图形的刷新。

7、光栅扫描显示系统为什么要采用彩色表？隔行扫描的优点是什么？对于光栅扫描显示系统，为了显示很多种颜色，帧缓存的容量就要很大。

但实际上对一幅具体的画面而言，其使用的颜色数目并不多（几百至几千种）。

《计算机图形学》期末复习
基本范围：教材(第1、2、4、7章)讲过的内容、练习题
考试重点：
第一章：
1.1～1.4：以掌握、理解概念为主。

1.5-1.7不考
第四章：
4.1 直线的扫描转换方法：数值微分算法(DDA)、中点画线法、Bresenham画线算法，掌握这些算法描述及应用
4.2 圆与椭圆的扫描转换：中点画圆法（算法描述及应用）、Bresenham画圆算法、椭圆的扫描转换，掌握这些算法描述及应用
4.3 区域填充：
⏹有序边表算法；(1) 四个步骤：求交、排序、配对、填色；(2) 扫描线与多边形顶
点相交时，交点的取舍问题；(3) 扫描线活性边表(AET)、新边表（ET）的建立；
⏹边填充算法：
⏹简单种子填充算法：四/八向连通区域；四向算法
⏹区域填充图案：以透明/不透明方式显示算法
4.4 线宽与线型的处理
(1) 线宽(直线、圆弧)的处理方法
(2) 线刷子、方形刷子概念；
(3) 线型的处理
4.5 字符：矢量字符、点阵字符、字符输出算法
4.6 裁剪：
(1) 区域编码；
(2) 直线段裁剪：Cohen－SutherLand裁剪算法、中点分割算法含义
(3) 多边形裁剪
第七章：
P358～369(不含7.2.4 小节)，以理解概念为主。

计算机图形学复习指导一、考试大纲要求掌握计算机图形学和图形系统所必须的基本原理，其主要内容包括：（一）计算机图形学和图形系统基本知识计算机图形学研究对象及应用领域；图形系统的硬软件及图形标推接口。

(二)二维基本图形生成算法直线和二次曲线生成的常用算法；字符和区域填充的实现方法。

(三)图形的剪裁和几何变换窗口视图变换；二维图形的裁剪的原理与方法；二维和三维图形的各种几何变换及其表示。

(四)三维物体的表示方法与输出显示处理各种不同类型曲面的参数表示；实体的定义、性质及各种几何表示方法；投影变换原理与实现；观察空间的定义和转换；三维裁剪。

(五)常用的光学模型及其算法实现(六)消隐显示和阴影生成等实现真实感图形的常用技术二、复习指南2(一)计算机图形学和图形系统基本知识1．计算机图形学研究对象及应用领域2．图形硬件设备3．图形软件系统4．图形标准接口(二)二维图形生成1．直线的生成算法(1)生成直线的常用算法---逐点比较法、数字微分(DDA)法和Bresenham 算法。

(2)直线属性——线型、线宽和线色。

2．曲线的生成算法(1)二次曲线的生成算法---圆弧的逐点比较插补法、圆/椭圆弧的角度数字微分(DDA)法、Bresenham 画圆算法和参数拟合法。

(2)自由曲线的设计---抛物线参数样条曲线、Hermite 曲线、三次参数样条曲线、Bezier 曲线和B 样条曲线。

3．字符(1)字符编码---ASCII 码和汉字国标码。

(2)矢量字符的存储与显示。

(3)点阵字符的存储与显示。

4．区域填充(1)种子填充算法。

(2)扫描转换填充算法。

(3)区域填充属性---式样、颜色和图案。

(三)图形的剪裁和几何变换1．窗口视图变换窗口区与视图区及其变换。

2．二维图形的裁剪(1)二维图形的裁剪的策略及原理。

(2)二维线段的裁剪方法---矢量裁剪法、编码裁剪法和中点分割裁剪法。

(3)字符的裁剪---矢量裁剪、字符裁剪和字符串裁剪法。

计算机图形学复习题有答案计算机图形学复习题有答案计算机图形学是一门研究计算机生成、处理和呈现图像的学科。

它涵盖了许多重要的概念和技术，包括几何学、光学、渲染、动画等。

在学习这门学科的过程中，复习题是一个很好的练习和巩固知识的方式。

下面将为大家提供一些计算机图形学的复习题，并附上答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是计算机图形学？答：计算机图形学是一门研究计算机生成、处理和呈现图像的学科。

它利用计算机来模拟和生成图像，从而实现各种图像处理和图像呈现的功能。

2. 请解释光栅化的概念。

答：光栅化是将连续的几何图形转换为离散的像素点的过程。

在计算机图形学中，光栅化是将矢量图形转换为栅格图像的基本操作。

通过光栅化，我们可以将图像在计算机屏幕上进行显示和处理。

3. 什么是三维几何变换？答：三维几何变换是指在三维空间中对物体进行平移、旋转、缩放等操作的过程。

通过三维几何变换，我们可以改变物体在三维空间中的位置、方向和大小。

4. 请解释光线追踪的概念。

答：光线追踪是一种用于模拟光线在场景中传播和相互作用的算法。

它通过追踪光线的路径，计算光线与物体的相交点和光线与物体的相互作用，从而生成逼真的图像。

光线追踪是一种重要的渲染算法，广泛应用于计算机动画、电影制作等领域。

5. 请解释纹理映射的概念。

答：纹理映射是将二维图像映射到三维物体表面的过程。

通过纹理映射，我们可以给物体表面添加颜色、纹理和细节，使得渲染出的图像更加逼真和细腻。

6. 请解释反走样的概念。

答：反走样是一种用于消除图像中锯齿状边缘的技术。

在计算机图形学中，由于像素点的离散性，会导致图像边缘出现锯齿状的锯齿。

反走样技术通过对像素进行抗锯齿处理，使得图像边缘更加平滑和自然。

7. 请解释GPU的概念。

答：GPU是图形处理器的缩写，是一种专门用于图形计算的处理器。

与传统的中央处理器（CPU）相比，GPU具有更强大的并行计算能力和图形处理能力，广泛应用于计算机图形学、游戏开发、科学计算等领域。

计算机图形学第一章1.计算机图形学（Computer Graphics）计算机图形学是研究怎样利用计算机来生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。

2.计算机图形学的研究对象——图形通常意义下的图形:能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。

计算机图形学中所研究的图形从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。

3.图形的表示点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法, 它强调图形由哪些点组成, 并具有什么灰度或色彩。

参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。

通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）把点阵法描述的图形叫做图象（Image）4.与计算机图形学相关的学科计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来生成（逼真的）图象。

数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。

计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。

图1-1 图形图象处理相关学科间的关系5.酝酿期（50年代）阴极射线管(CRT)萌芽期（60年代）首次使用了“Computer Graphics”发展期（70年代）普及期（80年代）光栅图形显示器提高增强期（90年代至今）图形显示设备60年代中期, 随机扫描的显示器60年代后期, 存储管式显示器70年代中期, 光栅扫描的图形显示器。

图形硬拷贝设备打印机绘图仪图形输入设备二维图形输入设备三维图形输入设备6.图形软件标准与设备无关、与应用无关、具有较高性能 7.计算机图形学的应用1.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM ）2.计算机辅助绘图3.计算机辅助教学（CAI ）4.办公自动化和电子出版技术(Electronic Publication)5.计算机艺术6.在工业控制及交通方面的应用 7、在医疗卫生方面的应用 8、图形用户界面 8.计算机图形系统的功能9.图1-2 图形系统基本功能框图10.计算机图形系统的结构图形硬件图形软件图形应用数据结构图形应用软件图形支撑软件图形计算机平台图形设备图形系统图1-3 计算机图形系统的结构11.人机交互按着用户认为最正常、最合乎逻辑的方式去做-一致性12.真实感图形的生成:场景造型→取景变换→视域裁剪→消除隐藏面→可见面光亮度计算第二章1.图像扫描仪(Scaner)灰度或彩色等级被记录下来, 并按图像方式进行存储。

计算机图形学习题参考答案第1章绪论1、第一届ACM SIGGRAPH会议是哪一年在哪里召开的？解：1974年，在Colorado大学召开了第一届SIGGRAPH年会。

2、计算机图形学之父是谁？解：Sutherland3、列举一些计算机图形学的应用领域（至少5个）。

解：计算机辅助设计、图示图形学、计算机艺术、娱乐、教学与培训、可视化、图像处理、图形用户界面等。

4、简要介绍计算机图形学的研究内容。

解：（1）图形的输入。

如何开发和利用图形输入设备及相关软件把图形输入到计算机中，以便进行各种处理。

（2）图形的处理。

包括对图形进行变换（如几何变换、投影变换）和运算（如图形的并、交、差运算）等处理。

（3）图形的生成和输出。

如何将图形的特定表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式，并将图形在显示器或打印机等输出设备上输出。

5、简要说明计算机图形学与相关学科的关系。

解：与计算机图形学密切相关的学科主要有图像处理、计算几何、计算机视觉和模式识别等。

计算机图形学着重讨论怎样将数据模型变成数字图像。

图像处理着重研究图像的压缩存储和去除噪音等问题。

模式识别重点讨论如何从图像中提取数据和模型。

计算几何着重研究数据模型的建立、存储和管理。

随着技术的发展和应用的深入，这些学科的界限变得模糊起来，各学科相互渗透、融合。

一个较完善的应用系统通常综合利用了各个学科的技术。

6、简要介绍几种计算机图形学的相关开发技术。

解：（1）OpenGL。

OpenGL是一套三维图形处理库，也是该领域事实上的工业标准。

OpenGL独立于硬件、操作系统和窗口系统，能运行于不同操作系统的各种计算机，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。

以OpenGL为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植；OpenGL与C/C++紧密接合，便于实现图形的相关算法，并可保证算法的正确性和可靠性；OpenGL使用简便，效率高。

一、名词解释1．图形：能够在人们视觉系统中形成视觉印象的对象称为图形，包括自然景物和人工绘图。

2．像素图：点阵法列举图形中的所有点。

用点阵法描述的图形称为像素图。

3．参数图：参数法描述图形的形状参数和属性参数。

用参数法描述的图形称为参数图。

4．扫描线：在光栅扫描显示器中，电子枪扫过的一行称为一条扫描线。

5．构造实体几何表示法：用简单的实体(也称为体素)通过集合运算组合成所需的物体的方法称为构造实体几何表示法。

6．投影：投影是从高维（物体）空间到低维（投影）空间的一种映射。

7．参数向量方程：参数向量方程是包含参数和向量的方程。

8．自由曲线：形状比较复杂、不能用二次方程来表示的曲线称为自由曲线，通常以三次参数方程来表示9．曲线拟合：给定一个点列，用该点列来构造曲线的方法称为曲线拟合。

10．曲线插值：已知曲线上的一个点列，求曲线上的其他点的方法称为曲线插值。

11．区域填充：根据像素的属性值、边或顶点的简单描述，生成区域的过程称为区域填充。

12．扫描转换：在矢量图形中，多边形用顶点序列来表示，为了在光栅显示器或打印机等设备上显示多边形，必须把它转换为点阵表示。

这种转换称为扫描转换。

三、填空1．图形软件的建立方法包括提供图形程序包、修改高级语言和采用专用高级语言。

2．直线的属性包括线型、线宽和颜色。

3．颜色通常用红、绿和蓝三原色的含量来表示。

对于不具有彩色功能的显示系统，颜色显示为灰度级（或亮度级）。

4．平面图形在内存中有两种表示方法，即栅格表示法和矢量表示法。

5．字符作为图形有点阵字符和矢量字符之分。

6．区域的表示有内点表示和边界表示两种形式。

7．区域的内点表示法枚举区域内的所有像素，通过给区域内的像素赋予同一属性值来实现内点表示。

8．区域的边界表示法枚举区域边界上的所有像素，通过给区域边界的像素点赋予同一属性值来实现边界表示。

9．区域填充有种子填充和扫描转换填充。

10．区域填充属性包括填充式样、填充颜色和填充图案。

《计算机图形学》练习试题及答案一、名词解释1、齐次坐标系2、光顺性3、种子填充算法4、镜面反射光5、投影变换6、光线跟踪7、复合变换8、走样9、几何造型技术10、虚拟现实二、简答题1、前截面距离F和后截面距离B定义了什么？2、计算机动画的制作主要步骤3、计算机图形显示器和绘图设备表示颜色的方法各是什么颜色系统？它们之间的关系如何？4、图形软件主语言的选择应考虑哪些因素？5、制定CGI,CGM,IGES标准的目的分别是什么？6、自由曲面的表示通常有哪两种？7、什么叫做走样？什么叫做反走样？反走样技术包括那些？8、简述区域连贯性、扫描线的连贯性以及边的连贯性。

9、简述Bezier曲线的不足之处。

10、建立图形软件可采用哪三种方法？11、在观察空间中，如何确定投影的类型和方向？12、简述编码裁剪法（即Cohen-Sutherland线段裁剪法）的算法过程。

三、应用题1、分析边标志算法的实现过程，并写出其算法的C语言描述。

2、简述深度缓存算法及其特点。

3、假设在观察坐标系下窗口区的左下角坐标为（wxl=10,wyb=10）,右上角坐标为（wxr=50，wyt=50）。

设备坐标系中视区的左下角坐标为（vxl=10,vyb=30）,右上角坐标为（vxr=50,vyt=90）。

已知在窗口内有一点p(20,30),要将点p映射到视区内的点p`,请问p`点在设备坐标系中的坐标是多少？（本题10分）4、如下表是采用DDA算法画出（0，0）到（5，2）的直线的数据，请填写空格处。

i xi yi yi+0.5 int(yi+0.5)1 0 0 0.5 02 13 24 35 46 5 2 2.5 25、已知三角形ABC各顶点的坐标A(1,2)、B(5,2)、C(3,5)，相对直线Y=4做对称变换后到达A’、B’、C’。

试计算A’、B’、C’的坐标值。

（要求用齐次坐标进行变换，列出变换矩阵）6、试对下图中的多边形进行裁剪，用图表示裁剪过程。

1)在计算机上生成一副表示物体的图形，有三个步骤：1、造型技术。

2、光照模型。

3、渲染技术。

2)一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和输出设备构成。

3)从外形上看，CRT分为：管颈部分、锥体部分、屏幕部分。

4)从结构上看，CRT分为：电子枪、偏转系统、荧光屏、聚焦系统。

5)彩色CRT显示器（红、绿、兰）。

6)三种分辨率：屏幕分辨率、显示分辨率和显卡分辨率。

7)电脑的最高分辨率取决于显卡和显示器最低的一个。

8)图形是矢量图，而图像是位图。

9)反走样方法：①提高分辨率②区域采样③加权区域采样。

10)多边形扫描线算法：两边在同下侧为0，两边在同上侧为2，两边一上一下为1。

11)改进的多边形扫描线算法：①活性边表（AET）：②新边表（NET）：（具体按照考试试题的表的结构）12)种子填充：13)DDA算法（增量思想）：注意：|K|≤114)中点画线法15)Bresenham算法16)Cohen-Sutherland算法（编码算法）：（左右下上）17)Liang-Barsky算法（1、3为入边，2、4为出边）18)Sutherland-Hodgeman多边形裁剪19)z-Buffer算法：优点：①Z-Buffer算法比较简单，也很直观。

②在象素级上以近物取代远物。

与物体在屏幕上的出现顺序是无关紧要的，有利于硬件实现。

缺点：①占用空间大②没有利用图形的相关性与连续性③该算法是在像素级上的消隐算法20)z-Buffer改进算法21)消隐算法按消隐空间分类：①物体空间②图像空间22)漫游效果：如果把一个固定大小的窗口在一幅大图形上移动，视区不变，会产生什么效果？23)坐标系的分类：①世界坐标系②建模坐标系③观察坐标系④设备坐标系⑤规范化坐标系24)二维几何变换：25)平面几何投影分类：26)描述物体的三维模型有三种: 线框模型、曲面模型和实体模型27)Bezier 曲线的性质①顶点p 0 和p n 分别位于实际曲线段的起点和终点上；②Bezier曲线的起点和终点处的切线方向和特征多边形的第一条边及最后一条边的走向一致；③几何不变性④变差缩减性。

第一章1.1 名词解释：图形、图像、点阵法、参数法。

1.2 图形包括哪两方面的要素？在计算机中如何表示它们？1.3 什么叫计算机图形学？分析计算机图形学、数字图像处理和计算机视觉学科间的关系。

1.4 有关计算机图形学的软件标准有哪些？1.5 试从科学发展历史的角度分析计算机图形学以及硬设备的发展过程。

1.6 试发挥你的想象力，举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决的问题是什么？1.7 一个交互性计算机图形系统必须具有哪几种功能？第二章2.1 名词解释：随机扫描、光栅扫描、图形显示子系统、像素点、光点、屏幕分辨率、显示分辨率、存储分辨率、组合像素法、颜色位面法、位平面、颜色查找表。

2.2 试列举出你所知道的图形输入与输出设备。

2.3 阴极射线管由哪几部分组成？它们的功能分别是什么？2.4 简述什么叫桶形失真？如何校正？2.5 简述荫罩式彩色阴极射线管的结构和工作原理。

2.6 比较荫罩式彩色阴极射线管和穿透式彩色阴极射线管的异同。

2.7 简述黑底荫罩式彩色阴极射线管的结构和特点。

2.8 简述光栅扫描图形显示器的工作逻辑。

2.9 基于光栅扫描的图形显示子系统由哪几个逻辑部件组成？它们的功能分别是什么？2.10 什么是像素点？什么是显示器的分辨率？2.11 某些显示卡为什么要采用颜色查找表？采用颜色查找表的系统的工作原理是什么？2.12 确定用你的系统中的视频显示器x和y方向的分辨率，确定其纵横比，并说明你的系统怎样保持图形对象的相对比例。

2.13 如何根据显示器的指标计算显示存储器的容量。

2.14 图形的硬拷贝设备有哪些，简述其各自的特点。

第三章3.1 名词解释（可用图示）：回显、约束、网格、引力域、橡皮筋技术、草拟技术、拖动、旋转、形变。

3.2 什么是用户模型，设计一个好的用户接口要涉及到哪些因素？3.3 gks的有哪六种逻辑输入设备，试评价这六种逻辑分类方法。

3.4 举例说明什么是请求方式、取样方式、事件方式及其组合形式。